INTRODUCCIÓN
El
cuerpo humano, así como el resto del mundo que lo rodea, es una entidad
tridimensional. De este hecho se deduce, que cualquier proceso fisiológico
requiere de dicha tridimensionalidad para su correcto funcionamiento.
En
estas líneas vamos a abordar el uso de sistemas de cultivo tridimensionales
para la espermatogénesis in vitro.
La
espermatogénesis es un proceso complicado mediante el cual, las células madre testiculares
se desarrollan y maduran para dar lugar a los espermatozoides. Para este
desarrollo, son necesarias un tipo de células llamadas células de Sertoli, que les
proporcionan los nutrientes necesarios, así como factores que necesitan para
poder desarrollarse correctamente y que también sirven de sostén. Los
espermatozoides son los gametos masculinos, y son las células capaces de
fecundar un ovocito y con ello originar un embrión.
Luís Rato et
al, “Metabolic regulation is important for spermatogenesis” Nature Reviews Urology 9, 330-338 (June
2012)
En
la imagen se puede ver cómo se desarrollan las células madre sexuales para dar
lugar a los espermatozoides dentro de un ambiente tridimensional, y también
vemos la disposición de las células dentro de dicho ambiente. Durante este
proceso, existen diferentes estadíos celulares, según su grado de madurez. Los
más maduros, y con los que se pueden realizar las técnicas de reproducción
asistida son los espermatozoides, y su estadío anterior, que son las espermátidas.
Reproducir
la espermatogénesis in vitro puede tener distintas aplicaciones: la
investigación sobre el propio proceso, para conocerlo con más detalle y
comprenderlo mejor, y, desde un punto de
vista más clínico, la preservación de la fertilidad. En este aspecto, parece
que la diferenciación in vitro desde
espermatogonias a espermátides o espermatozoides es una opción muy atractiva.
Si
nos centramos en la aplicación clínica, es importante resaltar que en los
últimos años ha aumentado el número de pacientes con infertilidad tras haberse
sometido a terapia oncológica. Por ello han aumentado los estudios sobre la
espermatogénesis, el desarrollo desde un tipo celular a otro, y la preservación
y expansión de las células madre que originarán los espermatozoides.
MODELOS IN VITRO PARA
LA ESPERMATOGÉNESIS. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Un
sistema de cultivo in vitro es un método por el cual intentamos reproducir lo
que ocurre en el cuerpo humano, pero trabajando fuera de este. Para ello,
necesitamos tener conocimientos sobre los nutrientes que necesitan las células,
los factores que las ayudan a dividirse y a realizar su función adecuada, etc.
También debemos conocer los tiempos adecuados para el cultivo, la necesidad que
tienen de oxígeno para que puedan respirar bien y otros muchos factores
imprescindibles para que las células que cultivamos sobrevivan.
Existen
dos sistemas in vitro que han demostrado la consecución de la espermatogénesis
completa:
- Cultivo de tejido testicular con o sin trasplante de células germinales
- Sistemas de cultivo de células germinales en matrices 3D
La
ventaja que presenta el cultivo de tejido testicular respecto a otros tipos de
cultivo (como los convencionales, en 2D), es el mantenimiento del microambiente
natural en el que se desarrolla la espermatogénesis, manteniendo las
interacciones celulares y su disposición espacial.
Sin
embargo, presenta un problema, y es que, si mantenemos este cultivo durante un periodo prolongado, empieza
a producirse la isquemia del tejido (disminución de la llegada de sangre), y
terminamos perdiéndolo.
SISTEMAS DE CULTIVO
TRIDIMENSIONALES
Varios
grupos han probado los sistemas de cultivo tridimensionales para la
espermatogénesis y han puesto en evidencia lo que ya se intuía: se podían
obtener espermátidas (el estadío previo a espermatozoide, con el que ya podemos
aplicar alguna técnica reproductiva) a partir de células madre. El siguiente
reto sería conseguir espermatozoides morfológicamente normales, hecho que se ha
logrado recientemente.
El
sistema de cultivo consiste en el recubrimiento de la placa de cultivo con una
fina capa de una sustancia tipo matriz (gelatina, matrigel, colágeno o similar)
sobre otra capa más gruesa que puede ser de agar blando (cultivo SACS) o de
metilcelulosa (cultivo MCS)
En
estos cultivos, las células quedan embebidas, asemejándose a las condiciones
espaciales que hay en el testículo.
Tras
varios estudios sobre estos sistemas y tras varias pruebas del mejor método
para reproducir la espermatogénesis, todos los grupos coinciden en la suma
importancia de la presencia de las células de Sertoli a la hora de realizar el
cultivo, así como del resto de células presentes en los túbulos
seminíferos, lugar donde ocurre el proceso in vivo.
Aunque
el proceso de obtención de espermatozoides es independiente de la acción
de hormonas, la adición de éstas al sistema también parece importante para
mantener la capacidad de división de las células madre. Esto es necesario para
que se mantengan en número y puedan seguir produciendo espermatozoides porque de
lo contrario se agotarían.
Se
evaluaron también diferentes tipos de matrices, y se llegó a la conclusión de que
el tipo de matriz utilizado no afectaba al proceso.
El
sistema de cultivo se realizaría de la siguiente forma:
1. A
partir de los túbulos seminíferos se aíslan
por un lado células madre y por otro una mezcla del resto de células.
Esta mezcla que contiene sobre todo células de Sertoli, se añade en la fase
inferior sólida de la placa, mientras
que las espermatogonias se
depositan en la capa superior (tipo matriz)
2. Se
añaden (o no) las hormonas
RESULTADOS
Si
resumimos y aunamos los resultados obtenidos por diferentes grupos de trabajo sobre
estos sistemas de cultivo, los resultados son los siguientes:
1. Los
sistemas de cultivo tridimensionales
proporcionan un ambiente más parecido al que existe en los túbulos seminíferos,
y por tanto, dan mejores resultados a la hora de imitar el proceso de
espermatogénesis.
2. Se
ha conseguido obtener con éxito espermátidas elongadas en modelos animales y en
humanos, y recientemente se consiguieron espermatozoides con un aspecto normal en ratones
3. El cultivo mejora con la presencia de las
células de Sertoli y demás células presentes en los túbulos.
4. Añadir
hormonas al medio facilita la división
de las células madre testiculares, de forma que podemos mantener el proceso en el tiempo
5. Los
resultados son independientes del tipo de matriz usada, ya que se han conseguido resultados similares tanto en SACS como en matriz de colágeno.
CONCLUSIONES
Los sistemas de cultivo
tridimensionales son una herramienta novedosa que nos proporciona el entorno
ideal para reproducir in vitro la espermatogénesis. Este sistema también ofrece
varias opciones para su manipulación a través de la adición de factores,
células, u otros cambios con el fin de
obtener de espermatozoides para preservar la fertilidad masculina.
Aunque
faltan por desarrollar y estudiar diversos aspectos, como comprobar la
capacidad de fecundación que tienen los espermatozoides obtenidos por este
sistema, los resultados son prometedores y esperanzadores. Quizás,
profundizando más en este tipo de estudios, podamos conseguir en un futuro, que
la técnica se convierta en una rutina en los centros de infertilidad.
BIBLIOGRAFIA
Jan-Bernd
Stukenborg
et al “New horizons for in vitro nspermatogenesis? An update on novel three-dimensional culture systems as tools for meiotic and post-meiotic differentiation of testicular germ cells ” Molecular
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Mahmoud
Abu Elhija et al. “Differentiation of murine male germ cells to spermatozoa in a soft agar culture system “Asian Journal of Andrology (2012) 14, 285–293
Autores
Mariela Andrade Euvin
Celia Delgado Moro
Cristina Torres Durán
Máster en Biología y Tecnología de la Reproducción. Curso 2013-2014. Universidad de Oviedo
Me ha parecido un artículo muy claro y bastante bien hecho, pero en algunos puntos demasiado técnico para ser de divulgación. A ver si podéis revisarlo un poco. Podríais explicar brevemente al principio algunos aspectos de la espermatogénesis y de cultivos. Por ejemplo, en cierto punto citáis las células de Sertoli y a continuación comentáis su función. Sería más práctico que esto lo contaseis al principio. En algunos sitios el lenguaje es demasiado "serio", sin perder rigor, tal vez podríais hacerlo algo más ameno. Son aspectos menores, pero que tal vez podríais revisar.
ResponderEliminarOtros términos que convendría que explicaseis, evitaseis o que reemplazaseis por palabras menos técnicas: diferenciación, hormono-independiente, las distintas células de la serie espermatogénica, etc.
Al final del segundo apartado pone "visualizar las interacciones", ¿queréis decir reproducir las interacciones que ocurren in vivo, o algo así? Visualizarlas puede ser interesante en investigación, pero no es muy crítico en el caso de la aplicación clínica.
He mencionado a otro grupo que convendría que añadieseis algún enlace cuando hagáis referencia a un artículo.
Ya está corregido el lenguaje que hemos podido. Es verdad que nos quedó demasiado técnico, porque es un tema demasiado técnico y especializado y se nos hizo un poco difícil intentar adecuar el lenguaje. De todas formas lo hemos vuelto a revisar y lo hemos modificado en la medida de lo posible para hacerlo más asequible. También hemos evitado los términos técnicos que nos dijiste, y hemos explicado mejor la espermatogénesis y los cultivos.
ResponderEliminarHemos terminado borrando la frase de "visualizar las interacciones", ya que es cierto que no es un factor crítico para la clínica. Otra cosa sería que el problema fuera la visualización de las células en sí, ya que esto si que es necesario a la hora poder evaluar la diferenciación de las células y también a la hora de recogerlas para llevar a cabo las técnicas reproductivas.
Finalmente, hemos añadido un enlace para cada artículo que aparece en la bibliografía, de manera que si alguien estuviera interesado en leer los artículos, con sólo pinchar el título del mismo tuviera acceso a él.
Creemos que con esto ya hemos solucionado en gran medida los problemas que nos presentabas, pero al igual que te dijimos en el científico, si hubiera más cosas a corregir, háznoslo saber, por favor.
Creo que está bien. A ver si podéis citar de vez en cuando los artículos (al principio de cada punto, para que el lector sepa dónde tiene que ir para más información).
ResponderEliminarYa hemos introducido algunos enlaces a los artículos en el texto. Acabo de darme cuenta que nos dijiste que lo hiciéramos al principio de cada punto. Los puse después de la información al que hacen referencia, no creo que esto sea un inconveniente, ya que el lector lo termina de leer y si quiere saber más, simplemente lo pincha y ya está. De todas formas, si crees que realmente es relevante ponerlo al principio de dicha información a la que se va a hacer referencia, lo cambiamos, sin problemas.
ResponderEliminarMe parece bien, cumple su función igual.
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